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快速排序使用分治法（Divide and conquer）策略来把一个序列（list）分为较小和较大的2个子序列，然后递归地排序两个子序列。

步骤为：

    挑选基准值：从数列中挑出一个元素，称为"基准"（pivot）;
    分割：重新排序数列，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆在基准后面（与基准值相等的数可以到任何一边）。
         在这个分割结束之后，对基准值的排序就已经完成;递归排序子序列：递归地将小于基准值元素的子序列和大于基准值元素的子序列排序。
    递归到最底部的判断条件是数列的大小是零或一，此时该数列显然已经有序。

选取基准值有数种具体方法，此选取方法对排序的时间性能有决定性影响。
时间复杂度：O(N log N)
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def quick_sort(arr, low, high):
    if low < high:
        p = partition(arr, low, high)
        quick_sort(arr, low, p - 1)
        quick_sort(arr, p + 1, high)


# 重新排序数列，所有比基准值小的元素摆放在基准前面，所有比基准值大的元素摆在基准后面
def partition(arr, low, high):
    i = (low - 1)  # 最小元素索引
    pivot = arr[high]

    for j in range(low, high):
        # 当前元素小于或等于 pivot
        if arr[j] <= pivot:
            i = i + 1
            arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]

    arr[i + 1], arr[high] = arr[high], arr[i + 1]
    return i + 1


# 将原始数组拆分成多个左右数组进行组合
# 会返回一个新数组
def quick_sort2(arr):
    n = len(arr)
    if n >= 2:  # 递归入口及出口
        mid = arr[n // 2]  # 选取基准值
        left, right = [], []  # 初始化左右边数组
        arr.remove(mid)  # 从原始数组移除基准值
        for i in arr:
            if i >= mid:
                right.append(i)  # 右数组存储大于等于基准值的值
            else:
                left.append(i)   # 左数组存储小于基准值的值
        return quick_sort2(left) + [mid] + quick_sort2(right)  # 递归左右数组
    else:
        return arr


if __name__ == '__main__':
    test_arr = [3, 2, 3, 1, 2, 4, 5, 5, 6]
    quick_sort(test_arr, 0, len(test_arr) - 1)
    print(test_arr)
    test_arr2 = [10, 9, 8, 5, 3, 100, 999, 58]
    new_test_arr2 = quick_sort2(test_arr2)
    print(new_test_arr2)
